Yüksək voltajlı sf6 döyüşmə cihazında kontakt növtralıların eroziyası

Yüksək Şarjlı SF6 Bölgücün Nozullarının İncelenməsi və Qalıqlaşdırılması

1. Əsas Məlumat və Tradisional İncelenmə Metodları

Yüksək şarjlı SF6 bölgücülər elektrik sistemlərində qısa mühərriklər və aşırı yükün nəzarətini etmək üçün geniş istifadə olunur. Onların təhlükəsizliyi və nəzarəti təmin etmək üçün istehsalçılar adətən bölgücünün asılı kontaktlarının, arq kontaktlarının və gaz nozullarının daimi demontajını və vizual yolla incələnməsini tələb edirlər. Bu incələnmələrin məqsədi, bu hissələrin istifadəsi nəticəsində olan aşırma vəziyyətini qiymətləndirmək və əvəz edilməsinin lazımı olub-olmadığını müəyyənləşdirməkdir.

Tarixən, bu incələnmələr bir neçə kriteriyaya əsaslanırdı:

• Vaxt Aralığı: Məsələn, birtərəfli təzyiqli SF6 ölü rezervuar bölgücüləri üçün 12 il istifadədən sonra kontaktların incələnməsi tövsiyə olunur.

• Elektrik Operasiyaları: Məsələn, 2000 elektrik operasiyadan sonra incələnmə tövsiyə olunur.

• Səhv Operasiyaları: Məsələn, 10 norma qısa mühərrik bölgücüsü operasiyalarından sonra incələnmə tövsiyə olunur.

• Birləşmiş Kriteriyalar: Yuxarıda qeyd olunan faktorların birləşməsi bazarda daha ümumi qiymətləndirmə əldə edilir.

Lakin, zamanla, bu vaxt əsaslı və operasiya sayına əsaslanan incələnmə metodları bəzi limitlərini ortaya çıxardı. Bu yoxlamalar ehtiyac sahəsindəki təchizatın təhlükəsizliyini təmin etməyə kömək edir, lakin kontaktların və nozulların həqiqi aşırma vəziyyətinə tam dəqiqliklə uyğun gəlmir. Əlavə olaraq, bu incələnmələr çox maliyyətli, dəyişikliklərə malik və onlayn iç incələnmələr zamanı potensial risklər var ki, bu da ehtiyac sahəsindəki təchizata zərər verə bilər.

2. Arqın Bölgücü Parametrlərinə Təsiri

Arq, bölgücünün işləməsinə ciddi təsir edən mürəkkəb termal və elektrik prosesidir. Qısa mühərrikin kesilməsi zamanı, arq, nozulun aşırılmasına səbəb olaraq bölgücünün parametrlərinə təsir edir. Nozulun aşırılması, arqın yüksək temperaturundan nozulun materialının aşırılmasını ifadə edir. Bu proses, bölgücünün qesici qabiliyyətinə iki tərəfindən təsir edir:

• Qamıranın Təzyiqinin Artması: Nozul aşırıldıkça, nozulun boğaz cross-səthinin sahəsi artır, bu da bölgücün qamıranında daha yüksək təzyiq yaratır. Bu artan təzyiq, arqın yenidən yanmasının söndürülərək qesiciliyini təmin edir.

• Nozulun Boğaz Cross-Səthinin Artması: Nozulun boğaz cross-səthinin genişlənməsi, daha çox gazın arq sahəsinə akmağa imkan verir, daha çox isti axını alır və arqın temperaturunu azaldır. Lakin, bu da arq enerjisini dağıta bilər və bölgücünün özünü-blast qabiliyyətini zayıflandıra bilər.

Beləliklə, nozulun aşırılması, özünü-blast bölgücünün qesici qabiliyyətinə hem pozitiv, hem də negativ təsir edir. Bölgücü qısa mühərrikin qesildikdə, nozulun aşırılması, arq sütununun enerjisinden bir hissəsini aradan qaldırır, nozul fəzasındakı gazın kütləsini artırır və arq kontaktlarına yaxınlıqdakı gazın sıxlığını artırır, bu da yenidən yanmanın ehtimalını azaldır.

3. Nozul Aşırılmasının Intensivliyinin Qiymətləndirilməsi və Önəmi

Nozulun aşırılmasının bölgücü performansına ciddi təsiri olduğuna görə, aşırılma intensivliyinin (yəni, nozulun boğaz diametrinin artması) qiymətləndirilməsi və aşırılmış kütlənin hesablanması birinci mərhəlidir. Nozulun aşırılmasının dəqiq qiymətləndirilməsi, təmir personelinin bölgücünün sağlamlığını daha yaxşı anlamaq və gelecekteki təmir qərarlarını qəbul etmək üçün məlumat almasına kömək edir.

Aşırılma intensivliyi aşağıdakı metodlarla qiymətləndirilə bilər:

• Görünüş Üzrə İncələnmə: Bölgücünün demontajı və nozuldakı aşırılmayı doğrudan gözlemə. Bu metod sadədir, amma daha öncədən qeyd olunan kimi, çox maliyyətli və risklər barədədir.

• İcrazsız Sənədləşmə Texnologiyaları: İnfrakras tərmografiya və ultrason testləri kimi inkişaf etmiş icrazsız sənədləşmə texnologiyaları bölgücü təmirində artıq istifadə olunur. Bu metoddalar, ehtiyac sahəsindəki təchizatın demontajı olmadan nozulun aşırılmasını və digər potensial problemləri qiymətləndirməyə imkan verir.

• Məlumat Təhlili və Proqnoz Modelləri: Bölgücünün tarixi işləmə məlumatlarının təhlili və arq fizikası modellərinin birləşməsi, proqnoz modelləri vasitəsilə nozulun aşırılma intensivliyini qiymətləndirməyə imkan verir. Bu yanaşma, lüzumsuz demontaj yoxlamalarını azaltır və təmir effektivliyini artırır.

4. Gelecek İnkişaf Yönü

Yüksək şarjlı SF6 bölgücülərinin təmir effektivliyini və nəzarətini artırmaq üçün, gelecek təmir strategiyaları, vəziyyət izlənməsi və intellektual diaqnostika texnologiyalarına daha çox dayanacaq. Bölgücünün işləmə parametrlərinin (məsələn, cərəyan, qüvvə və temperatur) real vaxt izlənməsi, inkişaf etmiş məlumat təhlil alqoritmləri ilə birləşdirilərsə, nozulun aşırılmasının və əsas komponentlərin ümumi sağlamlığının daha dəqiq proqnozu verilə bilər. Bu yanaşım, lüzumsuz yoxlamaları və təmiri azaltır, ehtiyac sahəsindəki təchizatın ömrünü uzadır və təmir maliyyətini endirir.

Əlavə olaraq, material elmlərin inkişafı, daha istiliklə mübarizə göstərən və aşırılmağa qarşı dirençli nozul materialları yaratmağa yönələcəkdir. Yeni materialların tətbiqi, bölgücünün nəzarətini və qesici qabiliyyətini daha da artırır, nozulun aşırılmasının mənfi təsirini azaltır.

Yüksək Şarjlı Bölgücülərdə Nozul Aşırılmasının Ölçüm Metodu

1.Nozul Aşırılmasının Ölçüm Prinsipləri

1.1 Təzyiq Sinyalları və Nozul Aşırılmasının Arasındaki Əlaqə

Tədqiqat göstərmişdir ki, nozulun aşırılması, nozulun boğaz diametrinin artması, bölgücündəki gaz axını xüsusiyyətlərini dəyişir. Bu dəyişiklik, təzyiq paylanmasını dəyişir və təzyiq sensordan qapılan sinyalların dəyişməsinə səbəb olur. Xüsusi olaraq, nozulun aşırılması iki əsas təsir yaradır:

• Təzyiq Dalğalı Formasının Dəyişməsi: Nozul diametrinin artması, gaz axını mühümətini dəyişir və təzyiq dalğalı formasını dəyişir.

• Spektral Xüsusiyyətlərin Dəyişməsi: Nozulun aşırılması, təzyiq sinyallarının spektral xüsusiyyətlərinə, xüsusən də yüksək frekans diapazonunda təsir edir.

Bu təzyiq sinyal xüsusiyyətlərinin təhlili, nozulun aşırılmasının dərəcəsini dolaylı olaraq nəticələndirməyə imkan verir.

1.2 Təzyiq Sensörünün Quraşdırılması və Ölçümü

Dəqiq təzyiq sinyallarını əldə etmək üçün, təzyiq sensörleri, bölgücünün strukturu və ölçmə tələblərinə görə fərqli nöqtələrdə quraşdırılabilir:

• Tək Pol Olaraq Ölçüm: Hər polun aşağısında bir kranı var, bu kran təzyiq sensörü ilə birləşdirilə bilər. Bu quraşdırma, tək poldan gələn təzyiq dalğalarını ölçməyə imkan verir və çox pol sinyallarının üst-üstə düşməsini qarşılayır.

• Üç Pol Olaraq Ölçüm: Standart işləmə zamanı, üç pol mesi tənböləkləri ilə birləşdirilir və bölgücünün əsasında bir ana doldurma kranı vardır, bu kran üç polu birləşdirir. Ana doldurma kranı təzyiq sensörü ilə birləşdirilərsə, ölçülən sinyal üç ayrı təzyiq sinyalinin üst-üstə düşməsidir.

Dəqiq ölçümlər üçün, uyğun zaryad amplifikatorları ilə təchiz edilmiş yüksək həssaslıq piezo-elektrik təzyiq sensörleri istifadə olunur. Təzyiq məlumatları, dəyişiklik əməliyyatının başlanğıcından altıncı titrəmənin sonuna qədər qeyd olunur. Təzyiq sinyali, təhlil tələblərinə görə filtrənmiş və ya filtrənmiş olmayan kimi işlənə bilər.

• Filtrənmiş Sinyal: Filtrənmiş sinyala doğrudan FFT (Tez Fourier Dönüşümü) tətbiq edilir, onun frekans domen xüsusiyyətləri analiz olunur.

• Filtrənmiş Olmayan Sinyal: 100 Hz aşağı keçiricilik filtri, yüksək frekanslı paraziti silir və yalnız aşağı frekanslı komponentləri saxlayır.

Şəkillər 1 və 2 təzyiq tarixçəsini və spektrləri göstərir, təzyiq sinyal xüsusiyyətlərinin vizual təsvirini verir.

2. Məşinq Öyrənməsi İlə Nozul Vəziyyətinin Sinifləndirilməsi

Diaqnostikanın dəqiqliyini artırmaq üçün, bu tədqiqat k-En Yaxın Komşular (k-NN) metodu əsasında məşinq öyrənmə alqoritmi istifadə edir. Proses aşağıdakı addımları əhatə edir:

• Xüsusiyyət Çıxarılması: Təzyiq sinyallarından, məsələn, zirvə və dərin dəyərləri, frekans komponentləri kimi əsas xüsusiyyətlər çıxarılır. Bu xüsusiyyətlər, məşinq öyrənmə alqoritminin daxil olunan parametrləri kimi xidmət edir.

• Model Təlimi: k-NN modeli, nozul və elektrod vəziyyətlərinin tanınmış məlumatları ilə təlim olunur. Təlim zamanı, alqoritm, xüsusiyyət məsafələrinə əsaslanaraq ən yaxın komşuları müəyyənləşdirməklə sinifləndirir.

• Yeni Məlumatların Sinifləndirilməsi: Yeni, naməlum ölçümlər üçün, təlim olunmuş model, nozulların və elektrodların vəziyyətini sinifləndirmək üçün istifadə olunur.

Bu yanaşım, gaz kamerasını açmadan nozulun aşırılmasını və digər əsas komponentlərin vəziyyətini qiymətləndirməyə, dəqiq təmir tövsiyələri verməyə və bölgücünün ömrünü uzadıra bilər.

Nozulun aşırılmasının ölçümü üçün təzyiq sensörü ilə bağlantı nöqtəsi (şəkil 1-ci mənbədən)

Ana doldurma kranında orijinal vəziyyətdə ölçmənin ham məlumatı (mavi), filtrənmiş sinyal (qırmızı) (şəkil 1-ci mənbədən)

Yüksək şarjlı bölgücün təzyiq metodu ilə həcmli dəyişikliklərin frekans spektri (şəkil 1-ci mənbədən)

Yüksək Şarjlı Bölgücülərdə Nozul Aşırılmasının Geçici Təzyiq Metodunun Nəticələri

1. Filtrənmiş və Filtrənmiş Olmayan Təzyiq Sinyallarından Xüsusiyyət Çıxarılması

Filtrənmiş və filtrənmiş olmayan təzyiq sinyallarından bir neçə xüsusiyyət çıxarılabilir. Bu xüsusiyyətlər, fərqli ölçmə sinyallarının unikal xüsusiyyətlərini təmsil edir və nozulların vəziyyətini müəyyənləşdirmək üçün vacibdir. Xüsusiyyətlərin geniş yayılmasından dolayı, fərqli aşırılma vəziyyətlərini ayrı-ayrı xüsusiyyətlərə uyğunlaşdırmak mümkün deyil. Bu çətinliklərin həllinə k-En Yaxın Komşular (k-NN) alqoritmi tətbiq olunur.

k-NN alqoritmi, hər bir ölçmə üçün n-dimensiya vektor yaratır, burada n xüsusiyyət sayını təsvir edir. İki vektor arasındakı məsafə Evklid məsafəsi ilə hesablanır və məlumatların dəyişikliyini nəzərə alaraq ekstra variantlıq çarpanı əlavə olunur. Bu yanaşım, alqoritin, bir neçə xüsusiyyətin birləşmə məlumatına əsaslanaraq fərqli aşırılma vəziyyətlərini effektiv şəkildə ayırt edə biləcəyini təmin edir.

2. Geçici Təzyiq Metodunun Avantajları və Zərurlülükləri

Geçici təzyiq metodu, mövcud doldurma krana təzyiq sensörünü qoşmaqla asanlıqla tətbiq edilə biləcəyindən avantajlıdır. Amma, əsas zərurlülüklərdən biri, vəziyyət göstəricilərinin (xüsusiyyətlərin) pis yayılmasıdır, bu, nozulların vəziyyətini dəqiqliklə diaqnostika etməyə çətinlik yaradır. Bu limiti aşmaq üçün, xüsusiyyət miqdarları hassaslıq analizi vasitəsilə optimallaşdırıldı. Bir xüsusiyyət, bütün hallarda kifayət qədər məlumat verə bilməz, amma yeddi xüsusiyyətin birləşməsi və k-NN sinifləndirici alqoritmi diaqnostika dəqiqliyini nəinki artırır.

3. Sinifləndirici Alqoritmlərin Qiymətləndirilməsi

Bir neçə sinifləndirici alqoritmi sınandı və nəticələr, standart Evklid məsafəsindən istifadə edən k-NN alqoritminin, çapraz təsdiqləmə zamanı 0,9% dan az səhv nisbəti ilə ən aşağı səhv nisbətini əldə etdiğini göstərdi. Bu xüsusiyyətlərin və k-NN alqoritminin birləşməsi, fərqli növ bölgücülər üçün sahə ölçümlərinin sinifləndirilməsi üçün tətbiq edildi. Müzakirə olunan bölgücü ölçümləri üçün, bu yanaşım heç bir səhv olmadan sinifləndirici işləyib.